不知道大家還記不記得TLC閃存剛出來那會兒，只有500PE的寫入壽命讓不少人把固態硬盤供起來用，RAM緩存甚至是RAMOS都搞出來，盼不得不寫一丁點數據進去。如今3D QLC將至，3D閃存究竟怎樣逆轉了閃存壽命越來越低的趨勢？
3D結構讓存儲單元間距拉大
因為存儲單元間的干擾隨間距縮小而增大，半導體制程越先進的閃存耐久度越低。3D閃存從平面到垂直方向發展，使得空間上的矛盾暫時得到了緩解。這是3D閃存能夠提升耐久度的一個原因。
結構改變讓3D閃存更耐用
這裡說的結構並不是3D堆疊結構，而是指單個閃存存儲單元的結構從Floating Gate浮柵型變為Charge Trap電荷捕獲型。
閃存本質上是用電子來表達數據，由於電子進入浮動柵極後不能輕鬆逃脫，所以閃存能夠在關機斷電之後持續保存數據。
平面閃存使用Floating Gate浮柵型結構，電子可以在浮柵中自由移動，尤其是隨著擦寫次數增加，浮柵層下方的氧化層老化，其中存儲的數據就更容易因漏電而出錯。
而3D閃存改用Charge Trap電荷捕獲型結構，電子被絕緣材料CT層捕獲，就像進入陷阱一樣難以逃脫，氧化層老化後電子也不容易從中脫離造成漏電和數據出錯。簡單來說，電子在老式Floating Gate中就像水裡一樣可以遊動，而在新式Charge Trap中就像是困在奶酪裡難以動彈，顯然，使用Charge Trap的3D閃存就比平面閃存更耐用了。
很多科普圖片中誤把疊Die當作3D堆疊來講解，從平面到3D的轉換不僅僅是從平面到垂直那麼簡單，上圖可以看到3D Charge Trap的結構發生了極大改變，圓柱形的分層結構使得它在垂直方向上可以不斷重複和延伸。下圖所示為東芝BiCS3閃存結構圖，藍色部分為Charge Trap電荷捕獲層，電子就被牢牢捕獲在這裡。
無數個電荷捕獲存儲單元組成了閃存陣列，多個陣列組成一個閃存晶粒，多個晶粒通過疊Die被封裝在一起，最終形成了我們在固態硬盤拆解中看到的閃存顆粒。
LDPC糾錯給閃存延壽
在平面閃存時代使用BCH糾錯算法，而3D閃存則搭配了更先進的LDPC糾錯算法，成倍提升閃存的寫入壽命。東芝發明的QSBC糾錯碼更是比普通LDPC糾錯的糾錯能力強出8倍。先進的糾錯算法也令3D閃存壽命更長。
容量更大壽命也更長：
家用電腦對硬盤的寫入量基本是固定的，固態硬盤容量越大，意味著平均到每個閃存單元的擦寫次數越少。容量提升也就變相地使固態硬盤更耐久。
東芝已經開始生產96層堆疊的BiCS4閃存，並首次引入了QLC類型——每個單元可存儲4比特數據，比TLC類型多出33%。BiCS4 3D QLC的存儲密度可達到單個閃存晶粒166GB，如果搭配16Die封裝（一個顆粒封裝16個小晶粒）就可以達到2.66TB的單顆容量。
只消來上4顆這樣的閃存顆粒，就輕鬆超越當前大多數機械硬盤的容量。而對於企業級固態硬盤來說，它們可以用更多的顆粒實現超過100TB的海量單盤存儲空間。
稍早前，東芝已經宣佈3D QLC閃存會保障1000PE以上的擦寫壽命，遠超TLC閃存問世初期的水平，再加上更大的存儲容量，固態硬盤取代機械硬盤指日可待。
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